LAPORAN PRAKTIKUM TRANSFORMATOR

1.      Latar Belakang

Saat ini hampir seluruh benda yang kita gunakan untuk beraktivitas adalah benda elektronik yang menggunakan listrik. Bisa dikatakan listrik adalah salah satu kebutuhan pokok di dunia saat ini. Bisakah kita bayangkan bagaimana keadaan dunia sekarang jika tanpa listrik? Tentu kita akan kembali menjadi manusia yang primitif.

Ketika membahas tentang listrik, tentu tidak terlepas dari kuat arus, beda potensial atau tegangan dan hambatan. Namun ada beberapa komponen lagi yang terkait dengan listrik seperti transformator yang berfungsi menaikkan atau menurunkan tegangan listrik.

Trasformator merupakan sebuah mesin listrik yang dapat merubah dan mentrasfer tenaga listrik dari suatu rangkain kerangkain lainnya dengan cara induksi melalui gabungan elektromagnet pada frekuensi konstan. Pada dasarnya terdapat beberapa jenis transformator, namun pada umumnya hanya dikenal dua jenis saja, yaitu transformator step-up dan transformator step-down. 

Biasanya  transformator banyak digunakan dalam teknik elektro. Dalam sistem komunikasi, transformator digunakan pada rentang frekuensi audio sampai frekuensi radio dan video, untuk berbagai keperluan. Selain itu kita juga mengenal input transformators, interstage transformators, dan output transformators pada rangkaian radio dan televisi. Transformator juga dimanfaatkan dalam sistem komunikasi untuk penyesuaian impedansi agar tercapai transfer daya maksimum.

Dalam penyaluran daya listrik juga banyak digunakan transformator berkapasitas besar dan juga bertegangan tinggi. Dengan transformator tegangan tinggi ini penyaluran daya listrik dapat dilakukan dalam jarak jauh dan susut daya pada jaringan dapat ditekan. Di jaringan distribusi  listrik banyak digunakan transformator penurun tegangan, dari tegangan menengah 20 Kv menjadi 380 V untuk distribusi ke rumah-rumah dan kantor-kantor pada tegangan 220V. Transformator daya tersebut pada umumnya merupakan transformator tiga fasa.

Berdasarkan fungsi dan kegunaan transformator diatas maka kami melaksanakan praktikum transformator ini untuk mengetahui lebih lanjut mengenai konsep, jenis, cara kerja dan fungsi transformator.

2.      Tujuan Praktikum

Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum transformator adalah sebagai berikut:

1.      Mahasiswa memahami konsep, jenis dan manfaat transformator.

2.      Mahasiswa memahami prinsip kerja transformator.

3.      Tinjauan pustaka

Transformator disingkat dengan nama trafo yaitu alat yang dipakai untuk mengubah tegangan AC dari suatu harga menjadi suatu harga yang diinginkan. (Gabriel, 2001).

Transformator dirancang untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri atas dua kumparan kawat berpenyekat, yang disebut kumparan primer dan kumparan sekunder, dililitkan pada teras besi yang sama. (Swadidik, 2009)

Kumparan primer adalah kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan, sedanmgkan kumparan sekunder meruupakan kumparan yang berhubungan dengan beban atau hambatan. (Modul Praktikum)

Transformator dapat ditemukan dimana-mana, di dalam televisi untuk menghasilkan tegangan tinggi yang diperlukan oleh tabung gambar, di dalam adaptor untuk “walkman”, di tiang-tiang listrik untuk menurunkan tegangan tinggi dari pembangkit menjadi tegangan rumah. (Giancoli, 2001)

Transformator digunakan untuk mengubah tegangan kumparan primer (input) menjadi tegangan sekunder (output). Oleh karena itu, transformator hanya dapat bekerja pada arus AC. Arus DC tidak akan menghasilkan output arus DC pula. (Surya, 2010)

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik (Hukum Faraday), ketika kumparan primer mulai diberi arus (anggap arusnya DC), pada kumparan sekunder terjadi perubahan fulks magnetik. Perubahan fulks ini menyebabkan terjadinya arus induksi di kumparan sekunder. (Surya, 2010)

Berikut ini simbol dan gambar transformator :

 

3.1 Transformator Step up

Transformator step up adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. (Modul Praktikum)

Transformator step up memiliki lebih banyak lilitan pada kumparan sekunder daripada kumparan primer. Sebagai contoh, jika putaran sekunder lebih banyak daripada putaran primer, tegangan sekunder 20 kali tegangan primer. (Swadidik, 2009)

Jika lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak daripada lilitan pada lilitan pada kumparan primer, maka tegangan sekunder lebih besar dari tegangan primer. (Giancoli, 2001)

 

3.2 Transformator Step down

Transformator step down adalah transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan AC. (Modul Praktikum)

Transformator step down memiliki lilitan pada kumparan sekunder lebih sedikit daripada kumparan primer. Sebagai contoh, jika putaran sekunder 20 kali lebih sedikit daripada putaran primer, maka tegangan sekundernya seperduapuluh tegangan primer. (Swadidik, 2009)

 

3.3 Auto Transformator

Auto transformator disingkat dengan nama auto trafo atau yang hanya mempunyai satu gulungan. Autotrafo ini ada dua macam yaitu (1) nilai input dan nilai output yang sudah ditentukan sedangkan (2) nilai input dan nilai output melalui suatu pergeseran (slide). Setiap auto trafo jenis ini disebut juga autotranslasi. (Gabriel, 2001)

 

3.3 Persamaan Transformator

Jika tegangan AC (bolak-balik) diberikan pada kumparan primer sebuah transformator, perubahan medan magnet yang dihasilkannya akan menginduksi tegangan AC yang berfrekuensi sama pada kumparan sekundernya. Namun, tegangan yang timbul akan berbeda sesuai dengan jumlah lilitan pada setiap kumparan. (Giancoli, 2001)

Nisbah tegangan sekunder dengan tegangan primer sama dengan jumlah lilitan atau putaran pada kumparan sekunder dengan jumlah lilitan atau putaran pada kumparan primer. (Swadidik, 2009)

Pada transformator, jika jumlah lilitan pada kumparan primer sama dengan jumlah lilitan sekunder, maka tegangan yang diinduksikan pada kumparan sekunder sama besar dengan tegangan yang diberikan pada kumparan primer. (Surya, 2010)

Jika jumlah lilitan sekunder dua kali lebih banyak daripada lilitan primer, maka tegangan pada kumparan sekunder dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan pada kumparan primer. Hal ini disebabkan tegangan total yang diinduksikan pada kumparan sekunder merupakan jumlah dari tegangan tiap-tiap lilitan. Jadi, semakin banyak lilitan sekunder, semakin besar tegangan sekundernya. Secara umum, dapat dikatakan bahwa perbandingan tegangan kumparan sekunder Vs dengan kumparan primer Vp sama dengan perbandingan jumlah lilitan kedua kumparan, yaitu Ns dan Np: (Surya, 2010)

Dan :

3.4 Efisiensi Transformator

Transformator atau trafo tidak pernah ideal, jika trafo digunakan selalu timbul energi kalor. Dengan demikian, energi listrik yang masuk pada kumparan primer selalu lebih besar daripada energi yang keluar pada kumparan sekunder. Akibatnya, daya primer lebih besar dari pada daya sekunder. (Modul Praktikum)

Pada transformator ideal, daya pada kumparan primer sama dengan daya pada kumparan sekunder. (Surya, 2010)

Pada transformator yang tidak ideal, sebagian daya berubah menjadi daya pada kumparan sekunder lebih kecil dari daya kumparan primer. (Surya, 2010)

Berkurangnya daya dan energi listrik pada sebuah trafo ditentukan oleh besarnya efisiensi trafo. Perbandingan antara daya sekunder dengan daya primer  dinamakan efisiensi trabsformator (𝞰). Umumnya dalam % sehingga rumus efisiensi transformator adalah sebagai berikut: (Surya, 2010)

transformator yang dirancang dengan baik dapat memiliki efisiensi lebih dari 99%, sehingga sedikit sekali energi yang hilang menjadi panas. (Giancoli, 2001)

3.5 Fungsi Transformator

Transformator sangat penting dalam kehidupan kita. Hampir semua alat yang menggunakan listrik memakai transformator. (Surya, 2010)

Transformator memegang peranan penting dalam transmisi listrik. Pembangkit listrik seringkali berada jauh dari area metropolitan. Pembangkit listrik berbahan bakar fosil seringkali berada jauh dari kota karena kekurangan tempat untuk mencegah peningkatan polusi udara. Oleh sebab itu, listrik seringkali harus ditransmisi melalui jarak yang jauh. Pada jalur transmisi selalu terdapat kerugian daya, dan kerugian ini dapat ditekan jika daya transmisi pada tegangan tinggi, menggunakan transformator. (Giancoli, 2001)

Transformator juga banyak digunakan pada peralatan. Misalnya, agar busi dapat berpijar dibutuhkan suatu transformator step up untuk menaikkan tegangan dari 12 volt menjadi ribuan volt. Tegangan ini juga mampu memijarkan campuran udara dalam silinder mesin. (Surya, 2010)

4.      Alat dan Fungsinya

Alat beserta fungsinya yang digunakan dalam praktikum transformator adalah sebagai berikut:

1.      Multimeter 1 buah berfungsi untuk mengukur kuat arus dan beda potensial atau tegangan.

2.      Kumparan 1000 lilitan 1 buah berfungsi untuk mengalirkan arus dan tegangan secara bolak-balik.

3.      Kumparan 500 lilitan 1 buah berfungsi untuk mengalirkan arus dan tegangan secara bolak-balik.

4.      Kumparan 250 lilitan 1 buah berfungsi untuk mengalirkan arus dan tegangan secara bolak-balik.

5.      Resistor 100 ohm 1 buah berfungsi sebagai hambatan.

6.      Catu daya 1 buah berfungsi untuk menentukan jumlah tegangan yang masuk pada rangkaian.

7.      Papan rangakain 1 buah berfungsi sebagai tempat pemasangan rangkaian.

8.      Kabel penghubung merah dan hitam masing-masing 1 buah berfungsi untuk menghubungkan arus listrik dari catu daya ke papan rangkaian.

9.      Jembatan penghubung 2 buah sebagai penghubung pada papan rangkaian.

10.   Inti besi berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

5.      Prosedur Praktikum

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam praktikum transformator adalah sebagai berikut:

1.      Persiapkan semua peralatan yang dibutuhkan (konsultasikan dengan dosen pengasuh atau asisten)

2.      Susun rangkaian seperti pada gambar dibawah ini:

     V_p = V_in                            N_p                                                             N_s   R

 

3.      Berikan tegangan masukan pada kumparan primer 3 vot AC

4.      Ukur beda potensial pada ujung-ujung resistor dengan multimeter

5.      Ukur kuat arus yang mengalir pada kumparan primer dan kumparan sekunder

6.      Ulangi langkah-langkah diatas untuk tegangan masukkan, 6, 9, dan 12 volt AC

7.      Tukar posisi kumparan primer dan kumparan primer dan kumparan sekundernya, kemudian lakukan langkah-langkah seperti diatas.

6.      Hasil dan Pembahasan

6.1 Hasil

a.      Hasil Praktikum

Untuk Np = 500 dan Ns = 1000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	500	1000	2,4 volt	2,8 A	4,6 A	131%
6 volt	500	1000	5,0 volt	5,6 A	8,8 A	199%
9 volt	500	1000	7,6 volt	8,2 A	15 A	75%
12 volt	500	1000	11,0 volt	11,0 A	20 A	160%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 1000 dan Ns = 5000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	1000	500	0,8 volt	2,8 A	1,0 A	9,5%
6 volt	1000	500	1,8 volt	4,6 A	2,2 A	14,3%
9 volt	1000	500	3,0 volt	8,2 A	3,6 A	14,6%
12 volt	1000	500	4,2 volt	12,0 A	5 A	14,58%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 250 dan Ns = 1000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	250	1000	4,6 volt	2,8 A	8,8 A	481%
6 volt	250	1000	8,8 volt	4,0 A	19 A	696%
9 volt	250	1000	9 volt	8,2 A	29 A	223%
12 volt	250	1000	15 volt	12,0 A	37 A	385%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 1000 dan Ns = 250

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	1000	250	0,2 volt	2,8 A	0,2 A	0,47%
6 volt	1000	250	0,8 volt	5,6 A	0,8 A	1,9%
9 volt	1000	250	1,6 volt	8,2 A	1,6 A	3,46%
12 volt	1000	250	2,2 volt	12,0 A	2,4 A	3,6%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

b.      Hasil Secara Teori

Untuk Np = 500 dan Ns = 1000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	500	1000	6 volt	2,8 A	1,4 A	100%
6 volt	500	1000	12 volt	5,6 A	2,8 A	100%
9 volt	500	1000	18 volt	8,2 A	4,1 A	100%
12 volt	500	1000	24 volt	11,0 A	5,5 A	100%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 1000 dan Ns = 5000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	1000	500	1,5 volt	2,8 A	5,6 A	100%
6 volt	1000	500	3 volt	4,6 A	9,2 A	100%
9 volt	1000	500	4,5 volt	8,2 A	16,4 A	100%
12 volt	1000	500	6 volt	12,0 A	24 A	100%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 250 dan Ns = 1000

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	250	1000	12 volt	2,8 A	0,7 A	100%
6 volt	250	1000	24 volt	4,0 A	1,0 A	100%
9 volt	250	1000	36 volt	8,2 A	2,05 A	100%
12 volt	250	1000	48 volt	12,0 A	3 A	100%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

Untuk Np = 1000 dan Ns = 250

Vp	Np	Ns	Vs	Ip	Is
3 volt	1000	250	0,75 volt	2,8 A	11,2 A	100%
6 volt	1000	250	1,5 volt	5,6 A	22,4 A	100%
9 volt	1000	250	2,25 volt	8,2 A	32,8 A	100%
12 volt	1000	250	3 volt	12,0 A	48 A	100%

1)      Untuk Vp 3 volt

2)      Untuk Vp 6 volt

3)      Untuk Vp 9 volt

4)      Untuk Vp 12 volt

6.2 Pembahasan

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada dasarnya transformator memiliki banyak jenis, namun dalam praktikum ini hanya melalakukan percobaan untuk jenis transformator step up dan transformator step down.

Perbedaan transformator step up dengan transformator step down terdapat pada lilitannya, transformator step up memiliki lilitan sekunder (Ns) lebih banyak dari pada lilitan primernya (Np), transformator step up ini berfungsi untuk menaik kan tegangan. Hal ini dapat dibuktikan melalui hasil praktikum. Pada saat Ns > Np maka tegangan akan lebih tinggi dari pada saat Ns < Np, hal ini sesuai dengan teori mengenai hubungan antara banyak lilitan dengan tegangan yang masuk, yang dinyatakan dalampersamaan:

Dalam praktikum ini yang termasuk ke dalam transformator step up adalah pada transformator dengan Np = 500; Ns = 1000 dan transformator dengan Np = 250; Ns = 1000, hal ini dikarenakan lilitan pada kumparan sekunder lebih banyak dari pada lilitan pada kumparan primer, sehingga tegangan sekunder lebih besar dari tegangan primer, hal ini dapat dilihat pada hasil praktikum.

Secara teori untuk transformator dengan Np = 500; Ns = 1000, maka tegangan yang dihasilkan pada kumparan sekunder dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan pada kumparan primer, ini karena jumlah lilitan pada kumparan primer dua kali lebih banyak dari lilitan pada kumparan primer. Untuk transformator dengan Np = 250; Ns = 1000, maka tegangan yang dihasilkan pada kumparan sekunder empat kali lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan pada kumparan primer, ini karena jumlah lilitan pada kumparan sekunder empat kali lebih banyak dari lilitan pada kumparan primer.

Namun pada hasil praktikum, hampir semua hasil tidak sesuai dengan teori hal ini karena transformator pada dasarnya tidak pernah ideal, jika transformator digunakan selalu timbul energi kalor, sehingga energi listrik yang masuk pada kumparan primer selalu lebih besar dari pada energi yang keluar pada kumparan sekunder, selain itu disebabkan juga oleh ketelitaian praktikan dalam membaca angka pada multimeter pada saat penghitungan tegangan.

Kebalikan dari transformator step up, transformator step down memiliki lilitan sekunder (Ns) lebih sedikit dari pada lilitan primernya (Np), dan berfungsi untuk menurunkan tegangan. Hal ini dapat dilihat dalam hasil praktikum. Pada saat Ns<Np maka tegangan akan lebih rendah dari pada saat Ns>Np. Hal ini sesuai dengan teori mengenai hubungan antara banyak lilitan dengan tegangan yang masuk, yang dinyatakan dalampersamaan:

Dalam praktikum ini yang termasuk ke dalam transformator step down adalah pada transformator dengan Np = 1000; Ns = 500 dan transformator dengan Np = 1000; Ns = 250, hal ini dikarenakan lilitan pada kumparan sekunder lebih sedikit dari pada lilitan pada kumparan primer, sehingga tegangan sekunder lebih kecil dari tegangan primer, hal ini dapat dilihat pada hasil praktikum.

Secara teori untuk transformator dengan Np = 1000; Ns = 500, maka tegangan yang dihasilkan pada kumparan sekunder seperdua dari tegangan pada kumparan primer, ini karena jumlah lilitan pada kumparan setengah dari lilitan pada kumparan primer. Untuk transformator dengan Np = 1000; Ns = 500, maka tegangan yang dihasilkan pada kumparan sekunder seperempat dari tegangan pada kumparan primer, ini karena jumlah lilitan pada kumparan sekunder empat kali lebih sedikit dari lilitan pada kumparan primer.

Namun pada hasil praktikum, hampir semua hasil tidak sesuai dengan teori hal ini karena transformator pada dasarnya tidak pernah ideal, jika transformator digunakan selalu timbul energi kalor, sehingga energi listrik yang masuk pada kumparan primer selalu lebih besar dari pada energi yang keluar pada kumparan sekunder, selain itu disebabkan juga oleh ketelitaian praktikan dalam membaca angka pada multimeter pada saat penghitungan tegangan.

7.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum transformator adalah sebagai berikut:

1.      Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

2.      Transformator dibedakan menjadi dua jenis yaitu transformator step up dan transformator step down. Transformator step up berfungsi untuk menaikkan tegangan AC sedangkan transformator step down berfungsi untuk menurunkan tegangan AC.

3.      Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik (hukum faraday).